[發(fā)明專利]一體成型管靶的生產(chǎn)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410841972.3
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104480437A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋愛謀;鐘小亮
• 申請（專利權(quán)）人: 山東昊軒電子陶瓷材料有限公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;B22F3/16;B22F3/04
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標(biāo)代理有限公司 37212
• 代理人: 馬俊榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種一體成型管靶的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

在平板顯示鍍膜行業(yè)中，主要使用鉬合金靶材、鋁合金靶材、氧化鈮靶材等，主要使用鉬在鉬中添加一種或多種合金元素而制成的鉬合金靶材廣泛用于濺射制備液晶顯示(LCD)及觸控屏(TP)中的薄膜電極、薄膜配線等。添加其中的合金元素可以是Cr、Hf、Nb、Ta、Ti、V、W等。過去，鉬合金靶材大多被制成平板形狀。鋁合金靶材主要采用熔煉鍛造綁定的工藝路線制造難度較低，氧化鈮靶材與鉬合金靶材一樣制造難度較高，這些靶材逐步向管靶的方向發(fā)展。由于和濺射設(shè)備中的磁場不發(fā)生相對運動，這類平面靶材的利用率只有30％左右。這不僅造成靶材材料的浪費，也因為更換靶材必須中斷濺射設(shè)備的工作，給生產(chǎn)過程造成很大影響。

為了提高靶材的利用率，人們越來越多地制造和使用管狀靶材(簡稱管靶)，即把靶材做成管子形狀，管子里面裝有靜止不動的磁體。濺射過程中，管靶以一定的速度轉(zhuǎn)動，所以也被叫做旋轉(zhuǎn)靶材(rotating?target/rotary?target)。由于轉(zhuǎn)動的管靶和靜止不動的磁體之間發(fā)生相對運動，整個管靶表面均勻地發(fā)生濺射，靶材材料的利用率可以高達(dá)70％以上。液晶顯示及觸控屏行業(yè)需要的一體成型管靶，特別是成分均勻、無偏析、晶粒細(xì)小、高純度的一體成型管靶，目前十分缺乏。

管靶通常由一個內(nèi)管和一個外管組成。外管也叫靶管，其材質(zhì)是濺射制備薄膜所需要的材質(zhì)。內(nèi)管起支撐靶管的作用，所以也叫支撐管或者襯管。已知的管靶生產(chǎn)方法，有用熱噴涂將靶管涂覆到襯管上的(熱噴涂法)，有用焊料將靶管焊接到襯管上的(釬焊法)，有直接把靶管澆鑄到襯管上的(澆鑄法)。熱噴涂法生產(chǎn)的管靶結(jié)構(gòu)極不均勻，含有大量的空洞，靶材材料氧化嚴(yán)重，只能用于玻璃等要求不高的鍍膜行業(yè)。釬焊法由于靶管和襯管間的縫隙很小，焊料難以均勻地分布在縫隙中，實現(xiàn)靶管和襯管之間的全面焊接有一定難度。澆鑄法只能用于諸如Sn、Zn等熔點較低的靶材材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種一體成型管靶的生產(chǎn)方法，生產(chǎn)的一體成型管靶成分均勻、無偏析、晶粒細(xì)小、純度高，能夠滿足液晶顯示和觸控屏行業(yè)要求。

本發(fā)明所述的一體成型管靶的生產(chǎn)方法是將由靶材材料元素組成的靶材材料粉末置于包套中，在真空條件下進行熱等靜壓形成管靶，在熱等靜壓結(jié)束后，除去包套中的外管和固定環(huán)，得到內(nèi)為襯管外為靶管的坯材，該坯材經(jīng)機加工即得一體成型管靶；所述的包套包括同軸設(shè)置的內(nèi)管和外管以及用于固定內(nèi)管和外管的兩端的固定環(huán)。

所述的內(nèi)管為304L不銹鋼內(nèi)管。

所述的內(nèi)管為無磁性或弱磁性不銹鋼管。

所述的內(nèi)管的外表面有電鍍鉻層。鉻層的存在可以減少靶材材料和不銹鋼襯管之間熱膨脹系數(shù)的不匹配問題。

所述的外管為304L不銹鋼外管。

所述的外管的壁厚小于內(nèi)管的壁厚，且外管的內(nèi)徑與內(nèi)管的外徑的差值為靶管的厚度的1-5倍，外管上預(yù)焊有抽氣管。

所述的熱等靜壓的溫度為1000-1400℃，壓力為100-170MPa，時間為1-8小時。

所述的一體成型管靶的相對密度為99-100％，純度為99.9-99.999％，平均粒徑為1-100微米。

所述的一體成型管靶具有襯管和靶管。

本發(fā)明所述的一體成型管靶的生產(chǎn)方法，步驟如下：

(1)制備靶材材料粉末；

(2)裝料和排氣：將內(nèi)管和外管的一端焊接在一起，使兩個管子的軸心重合，在兩個管子之間形成厚度為靶管的厚度的1-5倍的腔體；然后將靶材材料粉末均勻地裝入腔體內(nèi)，裝畢后，在兩個管子的另外一端焊上，兩個固定環(huán)分別將腔體的兩端封閉住，最后通過預(yù)焊在外管上的抽氣管抽真空，至腔體內(nèi)真空度達(dá)到1.0×10^-3-1.0×10^-2Pa；

(3)熱等靜壓：將內(nèi)裝有靶材材料粉末的包套置于熱等靜壓設(shè)備中，進行熱等靜壓；

(4)機加工：將包套中的外管和兩個固定密封環(huán)除去，獲得內(nèi)為襯管外為靶管的坯材，將該坯材機加工成即得一體成型管靶。

步驟(1)中所述的制備靶材材料粉末過程是將靶材材料元素粉末進行混合、壓制、燒結(jié)，制得初始坯料，再將初始坯料粉碎即得靶材材料粉末。制備靶材材料粉末的目的是為了避免或減少由于幾種靶材材料元素粉末顆粒之間的密度及尺寸的不同而可能出現(xiàn)的偏析現(xiàn)象。